數(shù)控立車的主軸控制中,主要是主軸電機(jī)速度的控制方式,控制電機(jī)速度的變化有多的方式,下面說明數(shù)控立車主軸控制裝置兩種常用的調(diào)速方案:
一、交流調(diào)速
交流電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中所配備的靜止式變壓變頻主要由主電路和控制回路兩部分組成。對于異步電動機(jī)來說目前工業(yè)生產(chǎn)中所使用的變頻器可分為交—直—交電壓源型SPWM變頻器和交—直—交電流源型SPWM變頻器兩種,而工業(yè)中應(yīng)用最多、最廣泛的變頻器是交—直—交電壓源型SPWM變頻器。其主電路用不可控整流、用SPWM逆變器,其輸出電壓波形接近正弦波。變頻器主電路中的中間直流環(huán)節(jié)是采用大電容濾波。由于采用了SPWM控制,因而使其輸出電壓波形接近于正弦波型。電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路有兩個功率變換環(huán)節(jié)構(gòu)成,及整流橋和逆變橋,整流橋是由二極管組成的三相橋式不可控電路。調(diào)壓與調(diào)頻通過逆變器來完成,其給定值來源于同一個給定環(huán)節(jié)。
該系統(tǒng)用SPWM控制技術(shù)實現(xiàn)變壓變頻控制,通過改變IGBT的占空比(脈沖寬度)來控制交流電壓逆變器輸出的大小,從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。而輸出頻率通過控制逆變橋的工作周期就可以實現(xiàn)。交流調(diào)速,價格低,維護(hù)簡單,維護(hù)成本低。交流變頻調(diào)速就可以了,已經(jīng)得到迅猛的發(fā)展其應(yīng)用范圍越來越廣泛。
二、直流調(diào)速
隨著計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展,數(shù)字控制系統(tǒng)在逐漸地取代過去的模擬控制系統(tǒng)。帶有微型計算機(jī)的全數(shù)字直流調(diào)速裝置中,在不改變硬件,或者改動很少的情況下,依靠軟件支持,就可以方便地實現(xiàn)各種調(diào)節(jié)和控制功能,所以,通用全數(shù)字直流調(diào)速裝置的應(yīng)用靈活性和可靠性就明顯優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)。目前,以德國SIEMENS公司的6RA70系列通用全數(shù)字直流調(diào)速裝置在中國的應(yīng)用最為廣泛。直流電機(jī)的調(diào)速不需要其它設(shè)備的配合,可通過改變輸入的電壓/電流,或者勵磁電壓/電流來調(diào)速。
直流調(diào)速裝置采用德國SIEMENS的6RA70直流調(diào)速裝置來控制直流電機(jī)調(diào)速,而調(diào)速方式又分為改變電樞端電壓調(diào)速和改變磁通調(diào)速。直流電動機(jī)采用他勵勵磁方式。直流電動機(jī)的電壓平衡方程式為U=Ea+RIa(1)式中U為電源電壓,單位V;R是電樞回路總電阻,單位Ω。
由電壓平衡方程式和感應(yīng)電動勢公式,就可以得到直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性n=
有電磁轉(zhuǎn)矩方程式Ia=U-RIaU-RIa=KeφCeTem帶入轉(zhuǎn)速特性方程,即得到機(jī)械特性方程式KTφUR-TemCeCeCtn=(2)由電壓平衡方程式(1)可知(3)式中Ua=U-RadIa為電樞的端電壓。當(dāng)Ia=0或Rad=0時,Ua=U由式(3)和電動勢公式Ea=Cen,可得轉(zhuǎn)速公式n=Ua-RaIa(4)CeEa=U-(Ra+Rad)Ia=(U-RadIa)-RaIa=Ua-RaIa根據(jù)轉(zhuǎn)速公式(4),改變電樞端電壓調(diào)速是保持磁通φ不變,改變電動機(jī)的電樞電壓U,則理想空載轉(zhuǎn)速n隨電樞電壓而變化,而機(jī)械特性斜率保持不變;改變磁通調(diào)速就是保持電樞電壓U不變,減弱磁通則理想空載轉(zhuǎn)速n隨著磁通的減弱而增加,同時機(jī)械特性的斜率也增加。
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